[發明專利]面向實時Wi?Fi網絡的時間同步方法

在審

• 申請號: 201710475084.8
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN107395305A
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發明（設計）人: 徐偉強;張林;王成群;程維維
• 申請（專利權）人: 浙江理工大學
• 主分類號: H04J3/06
• 分類號: H04J3/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司33200
• 代理人: 劉靜,邱啟旺

技術領域

本發明涉及工業無線控制網絡時鐘同步技術領域，具體為面向實時Wi-Fi網絡的時間同步方法。

背景技術

IEEE 802.11協議標準所具有的高速性、靈活性，使其成為工業無線控制網的首選技術。Wi-Fi雖然具有媲美以太網的高吞吐量，但是其采用CSMA/CA機制，無法保證嚴格時延要求，故不能正確處理“實時”操作。本發明正是基于此場景提出的。

發明內容

本發明的目的在于根據現有針對WLAN中Infrastructure BSS時鐘同步研究的不足，在普通Wi-Fi基礎上，禁用CSMA/CA機制，引入TDMA通信機制，提供一種面向實時Wi-Fi網絡的時間同步方法。

本發明的目的是通過以下的技術方案來實現的，一種面向實時Wi-Fi網絡的時間同步方法，包括以下步驟：

第一步：設計無線網卡驅動模塊，該驅動模塊包含以下子模塊：信道接入控制模塊、鏈路調度模塊、定時器和消息隊列；其中，信道接入控制模塊用于管理接入的站；鏈路調度模塊用于對接入的站安排調度順序；定時器用于觸發鏈路調度；消息隊列與鏈路調度模塊進行交互，進行消息處理與發送；

第二步：建立相對時鐘模型；首先，分別建立主時鐘模型和從時鐘模型，主時鐘模型為：

C^main(t)＝a_main×t+b_main

從時鐘模型為：

C^slave(t)＝a_slave×t+b_slave

其中，a_main表示主時鐘時鐘偏斜，b_main表示主時鐘時鐘偏移量，a_slave表示從時鐘時鐘偏斜，b_slave表示從時鐘時鐘偏移量，t表示當前時刻，C^main(t)表示主時鐘TSF時間戳值，C^slave(t)表示從時鐘TSF時間戳值；

然后，由主、從時鐘模型，推導出相對時鐘模型：

上式可簡化為：

C^slave(t)＝a_s2mC^main(t)+b_s2m

其中，a_s2m表示從時鐘相對于主時鐘的時鐘漂移(Relative Clock Drift)，b_s2m表示從時鐘相對于主時鐘的時鐘偏移量(Relative Clock Offset)；

第三步：開始第一階段同步，即進行樣本數據采集。每次采集可以獲得一對主從時間戳的值，以表示，其中i代表同步次數；通過主從時間戳計算得到的時鐘偏移量offset_i來調節從時鐘；

第四步：開始第二階段同步。首先使用最小二乘法擬合計算第二步所建立的相對時鐘模型的a_s2m和b_s2m，進行擬合計算時，去除樣本數據中最大和最小的一對時間戳值；然后，利用a_s2m和b_s2m對從時鐘TSF時間值C^slave(t)進行修正；最后，動態更新樣本數據，保持樣本大小不變，在同步過程中，使樣本數據不斷向前滑動選取，去除樣本數據中存在時間最長的一對主從時間戳值，增加最近一次同步的一對主從時間戳值。

本發明的有益效果是：本發明通過無線修改網卡驅動模塊，增加信道接入控制模塊、鏈路調度模塊、定時器和消息隊列，實現實時Wi-Fi網絡主從時鐘同步；使用較少的樣本數據量進行擬合計算，減少了節點CPU等計算資源的消耗；同時，采用最小二乘法擬合計算，減少了由于Beacon幀丟失導致的誤差放大，也減少了從時鐘時鐘校準的次數。

附圖說明

圖1時鐘同步流程圖；

圖2實施例中ATH9K驅動設計圖；

圖3實施例中同步效果圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步說明，本發明的目的和效果將更加明顯。